2020版高中化学 第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能课件 新人教版必修2

1．知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。2．知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。3．了解化学能与热能的相互转化。4．了解能量转化在生产、生活中的应用。知识点一化学键与化学反应中能量变化的关系1．化学反应中能量变化的原因(微观角度)(1)断开反应物中的化学键要能量，形成生成物中的化学键要能量。(2)实例(25℃和101kPa的条件下)：吸收放出(3)物质在化学反应中发生能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。2．化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度)(1)化学反应中能量变化的决定因素(用E表示物质能量)：一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。可表示为：即E反应物E生成物能量E反应物E生成物能量(2)物质的稳定性与能量的关系：放出吸收[微练习](1)下列变化过程中，吸收热量的是________。a．H＋H―→H2b．H＋Cl―→HClc．I2―→I＋Id．S＋O2―→SO2(2)某化学反应中生成物的总能量为60kJ，如果该反应是放热反应，那么反应物总能量可能是________。a．50kJb．30kJc．80kJd．20kJ(3)已知石墨转化为金刚石时要吸收能量，则二者________稳定。解析：(1)a、b两项原子生成分子时形成化学键，放出热量；d项S燃烧生成SO2是放热反应；c项拆开I－I键时要吸收热量。(2)对放热反应，反应物的总能量生成物的总能量，即反应物的总能量大于60kJ，只有c项合理。(3)石墨的能量低，故石墨稳定。答案：(1)c(2)c(3)石墨[微知识点]1．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。2．物质能量越高，分子内化学键的键能越小，该物质越不稳定；反之，物质能量越低，分子内化学键的键能越大，该物质越稳定。[典例剖析][典例1]在25℃、101kPa的条件下，断裂1molH—H键吸收436kJ能量，断裂1molCl—Cl键吸收243kJ能量，形成1molH—Cl键放出431kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用如图表示：请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为_____________________________________。(2)生成物成键放出的总能量为______________________________________。(3)1molH2和1molCl2反应生成2molHCl是________(填“吸收”或“放出”)能量的反应，其能量值为________。(4)反应物总能量________(填“”或“”)生成物总能量。[解析](1)反应物断键吸收的总能量应该是断开1molH—H键与断开1molCl—Cl键吸收的能量之和，即436kJ＋243kJ＝679kJ。(2)生成物成键放出总能量为2×431kJ＝862kJ。(3)由于吸收的总能量小于放出的总能量，故该反应为放热反应。放出的热量值为862kJ－679kJ＝183kJ。(4)因该反应为放热反应，故反应物的总能量大于生成物的总能量。[答案](1)679kJ(2)862kJ(3)放出183kJ(4)1．利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化ΔE＝E(吸)－E(放)ΔE＜0，为放热反应ΔE＞0，为吸热反应举例化学键变化能量变化拆开1molN≡N吸收942kJ拆开1molH—H吸收436kJ形成1molN—H放出391kJ则反应：N2＋3H2=====△2NH3的能量变化ΔE＝E(吸)－E(放)＝(942kJ＋436kJ×3)－391kJ×3×2＝－96kJ＜0，即该过程放出96kJ热量。2．利用物质的能量计算ΔE＝(生成物的总能量)－(反应物的总能量)，即ΔE＝E(生成物)－E(反应物)。一般，利用反应物与生成物的总能量的相对大小判断反应是吸热反应还是放热反应，而不应用计算具体的数值。[温馨提示]同一个化学键，断裂时吸收的能量与形成时放出的能量相等。[题组训练]题组一从化学键断裂、形成的角度理解反应的吸热、放热1．下列说法中正确的是()A．物质发生化学变化都伴随能量变化B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化C．H—Cl―→H＋Cl的过程放出能量D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量解析：A项，任何化学反应都有旧键断裂和新键生成，断裂旧键吸收的能量不可能等于形成新键所释放的能量，所以化学变化一定伴随着能量变化，正确。B项，很多物理变化也伴有能量变化，如溶解、物质的三态变化等，错误。C项，化学键断裂吸收能量，错误。D项，对于吸收能量的化学反应而言，反应物总能量低于生成物总能量，错误。答案：A2．下列关于化学变化的说法中，错误的是()A．化学键断裂时要吸收能量，形成时要放出能量B．化学变化的实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成C．在化学变化过程中，一定要吸收或放出能量D．吸收能量或放出能量的过程，一定是化学变化过程解析：A项，化学键是相邻原子间强烈的相互作用，断裂时要吸收能量，形成时要放出能量，正确。B项，化学反应中物质变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，正确。C项，化学变化一定伴随着能量的变化，所以在化学变化过程中，一定要吸收或放出能量，正确。D项，物理变化也可能伴随能量变化，例如冰变成水要吸热，水蒸气冷凝成水会放热，错误。答案：D题组二根据键能计算反应热3．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量120.5kJ，且氧气中1molO===O键完全断裂时需要吸收能量498kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ，则1molH—H键断裂时吸收的能量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ解析：由1gH2完全燃烧生成水蒸气时放出能量120.5kJ可知，2gH2(即含1molH—H键)完全燃烧生成水蒸气时放出能量为120.5kJ×2＝241.0kJ。根据反应H2(g)＋12O2(g)=====点燃H2O(g)，可设1molH—H键断裂吸收的能量为Q，则Q＋12×498kJ－2×463kJ＝－241.0kJ，Q＝436kJ。答案：C4.断裂下列化学键需要吸收的能量分别为H—H键436kJ/mol；F—F键153kJ/mol；H—F键565kJ/mol。下列说法正确的是()A．H2与F2反应需要吸收能量B．2LHF气体分解成1LH2和1LF2吸收541kJ的能量C．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的能量小于541kJD．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和大于2molHF气体的能量解析：A项，1molH2与1molF2反应生成2molHF时，断裂旧化学键吸收能量＝436kJ＋153kJ＝589kJ，形成新化学键释放的能量＝2×565kJ＝1130kJ，因为吸收的能量小于释放的能量，故该反应过程会释放能量，错误。B项，依据题目提供的键能数据，可知逆向反应是2molHF气体分解成1molH2和1molF2时吸收541kJ的能量，错误。C项，HF由气态变为液态时要放出能量，所以1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的能量大于541kJ，错误。D项，H2与F2的反应是放热反应，说明在相同条件下，反应物的总能量大于生成物的总能量，正确。答案：D知识点二化学能与热能的相互转化1．两个基本的自然规律——质量守恒和能量守恒。质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时不变；能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时，不变。2．吸热反应和放热反应_____热量的化学反应是吸热反应；_____热量的化学反应是放热反应。总质量总能量吸收放出实验操作现象及结论铝与稀盐酸反应现象有产生，用温度计测量，水银柱_____离子方程式___________________________结论活泼金属与酸的反应为__________氢氧化钡晶体与氯化铵反应现象闻到气味，烧杯壁；玻璃片和烧杯底_________，混合物呈糊状化学方程式_______________________________________________结论该反应为__________上升2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑气泡放热反应刺激性发凉黏在一起Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋10H2O＋2NH3↑吸热反应实验操作现象及结论盐酸与氢氧化钠反应现象混合后溶液温度比原两种溶液的温度___离子方程式___________________结论酸碱中和反应为_________高H＋＋OH－===H2O放热反应3.化学反应中能量变化的应用利用化学能转化为热能进行生活、生产和科研，提供人类生存和发展所需要的能量和动力；利用热能转化为化学能进行化工生产、研制新物质。[微练习]1．辨析下列说法的正误：(1)化学反应中的能量变化都是化学能转化成热能。()(2)水的汽化是吸热反应，水结成冰是放热反应。()(3)需要加热才能进行的反应一定是吸热反应。()(4)放热反应不需要加热就一定能发生。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×2．下列对能源的看法不合理的是()A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少B．太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源C．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会D．化石燃料与人类生活密切相关，要多开采，多使用答案：D[微知识点]1．吸热反应和放热反应都必须是化学反应吸热反应和放热反应是针对化学反应而言，如果物质变化过程中有能量变化，但无化学变化，则不是吸热反应或放热反应。(1)物质三态之间的变化有能量的变化，但属于物理变化，如冰融化，水汽化等。(2)物质溶解过程中有能量的变化，但属于物理变化，如氢氧化钠固体溶于水放出热量，硝酸铵晶体溶于水吸收热量。2．需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。[典例剖析][典例2]下列变化中属于吸热反应的是()①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③苛性钠固体溶于水④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰跟水反应生成熟石灰⑥干冰升华A．①②B．②④C．③⑤D．①⑥[思路点拨][解析]注意吸热或放热过程与吸热反应或放热反应的区别。①水汽化是物理变化，不属于吸热反应。②CuSO4·5H2O受热分解生成CuSO4和H2O，属于吸热反应。④KClO3分解是吸热反应。⑤是放热反应，③⑥均为物理变化。[答案]B1．放热反应和吸热反应的比较E：物质的总能量；Q(吸)：反应物分子断键时吸收的总能量；Q(放)：生成物分子成键时放出的总能量。放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应宏观解释E(反应物)E(生成物)E(反应物)E(生成物)放热反应吸热反应微观解释Q(吸)Q(放)Q(吸)Q(放)图示2.常见的放热反应和吸热反应[特别提示]判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应，一定要抓住放热反应与吸热反应的实质，即反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应也可能需要加热才能进行，如木炭的燃烧；吸热反应不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但不用加热就能发生。[题组训练]题组一吸热反应与放热反应1．根据图提供的信息，下列所得结论不正确的是()A．该反应是吸热反应B．该反应一定有其他能量转化为化学能C．反应物比生成物稳定D．因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应不需要加热解析：A项，因生成物总能量大于反应物总能量，故该反应为吸热反应，正确。B项，因能量守恒，必有其他形式的能量转化为化学能，正确。C项，因能量高的物质不稳定，能量低的物质稳定，而反应物的能量比生成物的能量低，所以反应物比生成物稳定，正确。D项，反应物和生成物总能量的高低与是否加热无关，错误。答案：D2．利用含碳化合物合成新燃料是发展低碳经济的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的反应过程中能量变化情况如图所示。下列判断正确的是()A．生成